¿Qué es la miosina?
Introducción a la superfamilia de proteínas miosina
Las proteínas motoras más comúnmente descritas pertenecen a la superfamilia miosina.
Diferentes funciones de las proteínas motoras de la familia miosina. A. La miosina I puede unirse a los lípidos de la membrana. B. Los haces de miosina II se deslizan por la red del citoesqueleto de actina para impulsar la contractilidad de la actomiosina. C. La miosina V transporta la carga «caminando» l a lo largo de los filamentos de actina.
La miosina I tiene un dominio(s) de cola único(s) en relación con otros miembros de la miosina que permite a la miosina I unirse a los lípidos de la membrana o a más de un filamento de actina a la vez (véase el panel «A» en la figura siguiente). La miosina I participa principalmente en la organización intracelular, pero también forma un componente crítico de las pequeñas proyecciones de la superficie celular en las células intestinales.
La miosina II puede formar ensamblajes de orden superior a través de los dominios coiled-coil extendidos en las cadenas pesadas. Por ejemplo, los largos dominios coiled-coil de la miosina II interactúan con los dominios coiled-coil de las moléculas de miosina II adyacentes, seguidos de interacciones adicionales cola-cola con otros ensamblajes de miosina II. El haz de miosina II resultante (también conocido como «filamento grueso») tiene varios cientos de cabezas de miosina orientadas en direcciones opuestas en los dos extremos del filamento. La hidrólisis de ATP concertada y el movimiento de las cabezas de miosina a lo largo de los filamentos de actina adyacentes generan un movimiento de deslizamiento que provoca el acortamiento o la contracción de los filamentos de actina interconectados (véanse las flechas del panel «B» de la figura siguiente). La acción del sistema actina-miosina genera fuerzas contra la red de citoesqueleto entrelazado para influir en procesos como la señalización celular, la adhesión, el movimiento, la polaridad y el destino celular (véase «haz contráctil» en el glosario principal) (revisado en ). La miosina II es también un componente crítico de las fibras de estrés y del anillo contráctil que separa dos células durante la división celular. Para los estudios que investigan la contracción y la motilidad celular, la fuerza contráctil generada por la miosina II puede inhibirse utilizando pequeñas moléculas como la blebbistatina y la 2,3-butanediona monóxima (BDM) .
Miosina V y Miosina VI En las células no musculares, los filamentos de actina forman un sistema de vías internas para el transporte de carga que es impulsado por proteínas motoras como la miosina V y la miosina VI ( véase el panel ‘C’ de la Figura siguiente); estas miosinas utilizan la energía de la hidrólisis de ATP para transportar carga (como vesículas y orgánulos adheridos) a velocidades mucho más rápidas que la difusión. La miosina V contiene más cadenas ligeras y un «brazo de palanca» más largo en relación con la miosina II, lo que permite a la miosina V moverse en pasos más grandes a lo largo de los filamentos de actina (revisado en ).
La miosina V también puede colocalizarse con los haces de F-actina. La distribución de la miosina V en los conos de crecimiento es consistente con el papel de esta miosina en la producción de tensión por parte de los conos de crecimiento. La miosina V puede influir en la tasa de extensión filopodial empujando la membrana plasmática y creando espacio para el ensamblaje de la subunidad de actina G en los extremos de las púas de los filamentos de actina.
La miosina VII y la miosina X son importantes para el ensamblaje y la dinámica filopodial. Se cree que la miosina VII influye en el ensamblaje/desensamblaje de las proteínas de adhesión en el extremo filopodial, así como que desempeña un papel en los eventos de extensión filopodial. La actividad de la miosina X también influye en el número de filopodios y en su longitud total, y la proteína similar a la calmodulina (CLP) modula esta actividad estabilizando la miosina X. La miosina X influye en el transporte de materiales a lo largo de los ejes filopodiales mediante un mecanismo de «marcha» dependiente del ATP. La miosina X se une a los receptores de la superficie celular, al citoesqueleto, a las proteínas Ena/VASP y a los fosfolípidos de la membrana . La miosina X también tiene una llamativa distribución en las puntas de los filopodios y la interrupción de su función interrumpe la formación de filopodios .
Se han encontrado varias isoformas de miosina en eucariotas, cada una de las cuales difiere en el tipo de cadenas pesadas y ligeras que las componen. Todas las miosinas están compuestas por un dominio de «cola» diverso en su extremo carboxi y un dominio de «cabeza» globular evolutivamente conservado en su extremo amino.
Todas las miosinas comparten un dominio motor en sus cadenas pesadas en el amino-terminal (el dominio «cabeza»), pero difieren considerablemente en su carboxi-terminal (el dominio «cola»). Algunos tipos de miosina también tienen una extensión aminoterminal. El número de cadenas ligeras varía considerablemente entre los tipos de miosina y algunas miosinas existen como dímeros. Las miosinas que forman dímeros tienen dos dominios motores, y el número de cadenas ligeras puede influir en la longitud del «brazo de palanca» entre las cabezas de miosina – esto regula la longitud de la «carrera de potencia» de la miosina y la distancia que la miosina puede recorrer a lo largo del filamento de actina en una sola ronda de hidrólisis de ATP (véase también «carrera de potencia de la miosina»).
Las diversas «colas» de las diferentes isoformas de miosina se unen a sustratos o cargas específicas, mientras que sus «cabezas» conservadas contienen sitios para la unión del ATP, la unión de la F-actina y la generación de fuerza (es decir, dominios motores) (revisado en ).
Todas las miosinas se unen a los filamentos de actina a través de un dominio de «cabeza» globular situado en el extremo de las cadenas pesadas. La unión de la actina a esta región aumenta la actividad ATPasa de las miosinas (revisado en . Algunas miosinas tienen una sola cadena pesada y contactan con los filamentos de actina en un solo sitio, mientras que otras isoformas de miosina tienen dos cadenas pesadas y contactan con los filamentos de actina en dos sitios. La miosina II es el único miembro de la familia que puede formar conjuntos poliméricos.) (Ver «filamentos gruesos» más adelante).
El número de cadenas ligeras influye en la longitud del «brazo de palanca» o «región del cuello» y por lo tanto en el «tamaño del paso» de los diferentes tipos de miosina . La miosina V contiene más cadenas ligeras en relación con la miosina II y por lo tanto la miosina V se mueve en pasos más grandes a lo largo de los filamentos de actina después de una ronda equivalente de hidrólisis de ATP (revisado en ).
Los motores de miosina se mueven a lo largo de los filamentos de actina en direcciones definidas. Con la excepción de la miosina VI, que se mueve hacia el extremo puntiagudo, todas las miosinas se mueven hacia el extremo con púas. La mayoría de los filamentos de actina tienen el extremo con púas dirigido hacia la membrana plasmática y el extremo puntiagudo hacia el interior. Esta disposición permite que ciertas miosinas (por ejemplo, la miosina V) funcionen principalmente para la exportación de carga, mientras que la miosina VI actúa como la principal proteína motora para la importación. La miosina II está comúnmente asociada a las fibras de retracción y al flujo retrógrado de actina en el extremo puntiagudo de los filamentos de actina. Todas las células no musculares utilizan haces contráctiles que contienen miosina II para generar fuerzas que promueven el ensamblaje de los filamentos de actina.
Aunque la mayoría de las miosinas funcionan como proteínas motoras en el citoplasma, algunas especies de miosina se localizan y funcionan en el núcleo. La miosina nuclear I (NMI), la miosina II, la miosina V, la miosina VI, la miosina XVIB y la miosina XVIIIB se han encontrado en el núcleo , siendo la NMI la más ampliamente estudiada.